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氢能,是一种易被高效利用、最清洁的可替代能源。目前,电解水制氢由于原料丰富、产物纯净、生产效益好等优点而备受瞩目。电解水制氢可分为两个半反应,即阴极氢气析出反应（hydrogen evolution reaction,HER）和阳极氧气析出反应（oxygen evolution reaction,OER）,从而得到氢能。而电解水过程必须克服一定的活化能势垒（即过电位）,通常需要电催化剂的帮助来降低过电位。Pt、RuO2和IrO2等都是十分理想的电极材料,但由于丰度低、价格昂贵在很大程度上限制了它们的应用。在廉价金属中,钴受到了广泛研究,其中,钴基过渡金属硫族化合物(Co4S3、Co0.85Se和Co3O4)具有制备简单可控、含量丰富和电解水性能优异等优点。但由于这些电催化剂多数以粉体状态存在,使得其在电催化水解过程中易发生囤聚沉降,导致电催化水解性能和稳定性降低。本论文采用原位硫（硒）化或外加钴源沉积氧化物策略,在泡沫钴基材上制备钴基纳米多级结构的复合材料。具体研究内容如下:1.以泡沫钴为基底和钴源,硫脲为硫源,通过一步水热法在泡沫钴原位合成Co4S3复合材料。采用XRD、XPS、SEM和TEM等手段对Co4S3@Co复合材料的组成和结构进行了表征,分析表明在泡沫钴上原位生长了球花形结构的立方晶相Co4S3。碱性条件下的析氢性能测试,电流密度为10 mA/cm2时,过电位为143 mV;塔菲尔斜率为158 mV/dec,同时复合材料也表现出良好的稳定性。2.以泡沫钴为基底和钴源,硒粉为硒源,乙二胺为还原剂,通过一步水热法在泡沫钴原位合成Co0.85Se复合材料。采用XRD、XPS和SEM等手段对Co0.85Se@Co复合材料的组成和结构进行了表征,分析表明在泡沫钴上原位生长了纳米片状结构的六方晶相Co0.85Se。碱性条件下的析氢性能测试结果表明,电流密度为10 mA/cm2时,过电位为100 mV;塔菲尔斜率为164.97 mV/dec,同时复合材料也表现出良好的稳定性。3.以泡沫钴为基底,硝酸钴为钴源,通过两步法（水热法+高温焙烧法）在泡沫钴上合成Co3O4复合材料。采用XRD、XPS和SEM等手段对Co3O4/Co复合材料的组成和结构进行了表征,分析表明在泡沫钴上成功合成了长条球花形结构的立方晶相Co3O4。碱性条件下的析氧性能测试结果表明,电流密度为10mA/cm2时,过电位为273 mV;塔菲尔斜率为61.8 mV/dec,同时复合材料也表现出良好的稳定性。